WO3的气敏特性研究

通过实验,结合气敏元件分析方法,对WO3气敏元件的气敏特性、响应与恢复时间、电阻特性、初期驰豫特性进行了系统分析。为进一步开发研制WO3气敏元件提供了可靠的数据。     

微波辅助合成纳米WO_3/TiO_2复合材料及其气敏性能

为改善WO3基敏感材料的气敏性能,采用微波回流法一次性合成了纳米WO3/TiO2复合材料,并研究TiO2掺杂量对用其制备的气敏元件气敏性能的影响。结果表明:此气敏元件对体积分数为100×10-6的NOx、二甲苯、H2S和丙酮气体具有较强的敏感性,掺杂w(TiO2)为20%的元件,对H2S和NOx的灵敏度分别为31.18和695.84;掺杂w(TiO2)为30%的元件,对二甲苯和丙酮的灵敏度分别为39.19和35.69。     

SnO2纳米棒的制备及其气敏特性研究

利用室温固相反应方法,合成了SnO2纳米颗粒前驱物。在NaCl+KCl熔盐介质中,于660℃下焙烧前驱物,合成了SnO2纳米棒。利用TEM、XRD和XPS对SnO2纳米棒形貌、成分进行了表征和分析。结果表明,SnO2纳米棒直径为20~30nm,长度从几百纳米到几微米。以SnO2纳米棒为原料,制备了厚膜气敏元件,在工作温度为300℃左右时,元件对乙醇具有较高的灵敏度、好的选择性和响应恢复特性。     

介孔SnO_2的制备及气敏性能研究

采用CTAB模板法制备了具有介孔结构的SnO2。通过小角X射线衍射,BET法对其进行了表征。采用静态配气法对介孔SnO2的气敏性能进行了研究。结果表明:随着煅烧温度的升高,介孔SnO2的比表面积从105.54m2/g降到38.11m2/g。通过延长陈化时间和进一步水热处理可以增加介孔SnO2材料的比表面积。气敏测试表明:在4.5V加热电压下,气敏元件对体积分数为50×10-6酒精蒸气有较好的气敏性能,灵敏度为9.4,响应-恢复时间均为8s。     

纳米ZnO基掺杂气敏元件阵列的制备与特性

以金属蒸气氧化法制备的纯纳米ZnO为气敏原料,通过丝网印刷技术在Al2O3基片上制得纯ZnO和掺杂ZnO的气敏元件阵列。结果表明,元件阵列具有低的功耗,纯ZnO气敏元件阵列在350~400℃对橙汁、可乐、酒精和汽油有较高的敏感性,灵敏度分别为2.9,2.9,53.5和43.4。通过Bi2O3+Cu2O的掺杂,可以降低纯ZnO的电导,并进一步提高气敏元件在250~350℃温度区间对汽油的敏感性。并对其气敏机理进行了探讨。     

纳米WO_3/聚苯胺复合材料的制备及气敏性能

用过硫酸铵作为氧化剂,通过界面聚合法制备纳米聚苯胺,并进一步通过水热法制备了纳米WO3/聚苯胺复合材料。通过XRD、FTIR、TG-DTA、SEM等手段对不同聚苯胺掺杂(质量分数为1%,5%,10%)的WO3/聚苯胺复合材料进行了表征,并进行了气敏性能研究。结果显示,合成的球状纳米WO3包覆棒状聚苯胺核-壳结构复合材料主晶相为正交晶系,晶粒大小约为20 nm;掺杂质量分数10%的聚苯胺后,主晶相变为六方晶系,晶粒大小为15 nm左右。复合材料的分解温度提高到262℃左右。气敏性能研究表明,复合材料在室温对三甲胺显示出较好的气敏性能,对体积分数200×10–6的三甲胺的灵敏度达到4.8。     

不同形貌纳米ZnWO4的制备及其气敏性能研究

以Zn(NO3)2和Na2WO4为主要原料,利用水热法制备了一系列的纳米ZnWO4,探讨了水热条件对产物物相和形貌的影响,并研究了不同形貌样品对甲醛、苯、酒精、乙酸和氨气等的敏感性能。结果表明：水热条件对产物的物相和形貌有较大的影响;在适宜的水热条件下,可成功制备出 ZnWO4纳米颗粒和纳米棒;所制 ZnWO4为n型半导体气敏材料;在pH=7,水热温度为180℃时反应24 h所获得的ZnWO4长纳米棒样品制成的元件在305℃时对体积分数为1000×10–6的酒精蒸气的灵敏度为47.5,并具有较好的选择性,响应时间和恢复时间分别为10 s和24 s。     

聚噻吩/WO_3复合纳米材料的制备及气敏性能

采用水合肼法制备WO3粉体,再以无水FeCl3作氧化剂,通过原位化学氧化聚合制备了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3复合纳米材料。并研究了用其制备的气敏元件的气敏性能。结果表明:气敏元件对H2S和NOx有较高的灵敏度和较好的选择性。用质量分数w(PTh)为5%的PTh/WO3复合纳米材料制备的气敏元件,在加热电压为2.25V时,对体积分数φ(NOx)为5×10–6的灵敏度可达77.14;用w(PTh)为20%的PTh/WO3复合纳米材料所制之气敏元件,在加热电压为2.43V时,对φ(H2S)为20×10–6的灵敏度达63.27。     

半导体气敏元件长期稳定性的影响因素

介绍了近年来文献中半导体气敏元件长期稳定性的研究现状。总结了敏感材料制备条件,敏感材料在长期使用过程中的物理和化学性质变化,以及催化剂失活等主要因素对气敏元件长期稳定性的影响。最后讨论了未来提高气敏元件长期稳定性的研究重点(重点要解决敏感材料在制备、使用过程中的团聚问题)和研究方向(采用改变制备方法来优化材料结构,通过掺杂和表面修饰来改变材料性质等)。     

SnO2纳米粉体的制备及其气敏性能研究

以Sn粒为原料,在柠檬酸体系中,用sol-gel法合成了具有四方晶系的SnO2粉体。用XRD、TEM对产物的组成、粒径、形貌进行了表征。结果表明:产物为平均粒径25 nm左右的圆球形颗粒。另外,在最佳工作温度300℃时,采用静态配气法测试了材料的气敏性能,发现SnO2对体积分数为5×10–5的氯气的灵敏度高达805,而且对其它气体有很好的抗干扰能力。元件的响应恢复特性良好,响应时间和恢复时间分别为3 s和7 s。     

锌掺杂量对In_2O_3电导和气敏性能的影响

用化学共沉淀和热处理法于pH11.5～12.5时,用(NH4)2CO3作沉淀剂,制备了Zn2+掺杂的In2O3微粉。研究了Zn2+掺杂量对In2O3气敏元件电导和气敏性能的影响。结果发现,ZnO与In2O3可形成有限固溶体In2-xZnxO3(0≤x≤0.10);In1.95Zn0.05O3气敏元件在223℃工作温度下,对浓度为4.5×10–7mol/L的C2H5OH的灵敏度高达174.4,且选择性也好。     

CuO掺杂纳米SnO_2的气敏性能研究

采用柠檬酸溶解–热解法制备纳米SnO2,并对其进行由不同Cu源制备的CuO粉体机械混合掺杂,进而对掺杂氧化物进行XRD表征,采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明:少量的CuO机械混合可掺入纳米SnO2粉体的晶格中,以CuSO4为原料制备的CuO掺杂,可有效提高SnO2粉体对H2S气体的气敏性能,且以5%CuO掺杂量(质量分数)在120℃时,对0.0005%H2S的气敏性能最好,灵敏度可以达到4545。     

退火温度对WO3薄膜结构及气敏性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了WO3薄膜,并在350~550℃时对薄膜进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构及气敏性能的影响。结果表明:退火前及350℃退火后的薄膜为非晶态,450℃和550℃退火后的薄膜为WO3–x型晶态;随退火温度的提高,薄膜厚度增加,晶粒度增大。550℃退火后薄膜的厚度,较450℃退火后薄膜厚30nm,晶粒度相差8nm;450℃和550℃退火后的薄膜,在150℃时对体积分数为0.05%的NO2的灵敏度接近于22。     

质子酸掺杂聚苯胺的制备及其常温气敏性能

以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,采用化学氧化聚合法,在酸性介质中合成了聚苯胺。并用FT-IR光谱和UV-Vis光谱对聚苯胺掺杂前后的结构变化进行了分析,研究了不同质子酸掺杂对聚苯胺气敏性能的影响。结果表明,经质子酸掺杂后的聚苯胺,在室温下对NH3具有较好的灵敏度,其中结果最好的1mol/LH2SO4掺杂的聚苯胺对500×10–6NH3的灵敏度达到了10.86。     

Fe2O3气敏材料研究进展

综述了近年来Fe_2O_3气敏材料常用的合成方法,如sol-gel法,沉淀法,水热法和微乳液法。总结了焙烧温度与掺杂效应对气敏性能的影响,探讨了气敏机理模型,并对今后的研究方向提出了一些看法。     

Preparation and gas-sensing properties of α-Fe2O3 thin films

Haematite (α-Fe₂O₃) thin films are prepared by two different chemical vapor deposition (CVD) processes: the atmospheric pressure CVD (APCVD) and the plasma enhanced CVD (PECVD). The films are analyzed by x-ray diffraction and scanning electron microscopy; their gas-sensing properties are also investigated. Experimental results show that APCVD α-Fe₂O₃ films are highly sensitive and selective to smoke while PECVD films are highly sensitive and selective to alcohol. A certain amount of quadrivalent metal in the films has an effect on their sensitivity and selectivity to gases. It is found that the films will “break down” under certain conditions.     

CeO2气敏材料的研究进展

二氧化铈(CeO2)具有独特的萤石型晶体结构、优秀的储放氧能力、良好的化学稳定性以及高温下氧空位的快速扩散能力,在有毒有害气体检测方面被广泛关注和研究。然而,纯CeO2气敏传感器工作温度偏高且响应恢复时间长,无法满足越发严苛的实际环境监测需求。综述了近年来国内外关于纳米CeO2气敏材料相关研究进展,根据不同的机理从结构调控、掺杂复合两个方面重点对CeO2的改性进行分析,简述了其在柔性传感领域的应用,为高性能气敏传感器的深入研究提供参考。     

成核/晶化隔离法制备ZnO气敏材料

分别用成核/晶化隔离法和化学共沉淀法制备了ZnO纳米颗粒。用XRD、DSC-TGA表征其微结构和成相温度,静态配气法研究两种方法所制备ZnO纳米颗粒的气敏性能差异。结果表明:成核/晶化隔离法所制备的ZnO纳米颗粒相对于化学共沉淀法制备的ZnO纳米颗粒对酒精和汽油具有更好的气敏性能。290℃工作温度下,成核/晶化隔离法制备的ZnO纳米颗粒对体积分数均为50×10–6的酒精和汽油灵敏度分别高达34和68,远高于化学共沉淀法制备的ZnO纳米颗粒的17和28。